تحليل ساختاري و تعيين چيدمان بهينه ماده متخلخل جهت بهبود عملكرد ميكروكانال¬هاي جاذب حرارت

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

دكتري

كوچك¬سازي و فشرده¬سازي هر چه بيشتر تجهيزات الكترونيكي موجب ايجاد گرماي بيشتري به ازاي واحد سطح و افزايش قابل توجه دماي اجزاي الكترونيكي مي¬شود. در نتيجه كنترل و حفظ دماي اين سطوح در بازه¬اي قابل قبول اهميت بسياري دارد. استفاده از ميكروكانال¬هاي جاذب حرارت به دليل نياز به سيال خنك¬كننده كم و ضريب انتقال حرارت بالا توجه زيادي را به خود جلب كرده است. در سال¬هاي اخير پژوهشگران تلاش¬هاي بيشماري براي افزايش هرچه بيشتر راندمان حرارتي ميكروكانال¬ها انجام داده-اند. يكي از اين روش¬ها استفاده از مواد متخلخل داخل ميكروكانال مي¬باشد. اما تاكنون اثر پارامترهاي مشخصه مواد متخلخل و همچنين تاثير توامان مواد متخلخل و ميكروكانال¬ها بر روي عملكرد اينگونه از ميكروكانال¬ها با شرط حجم ثابت بررسي نشده است. بنابراين در اين پژوهش تاثيرات مجزا و متقابل پارامترهاي مشخصه محيط¬هاي متخلخل از جمله ميزان تخلخل، با بكارگيري روش عددي ديناميك سيالات محاسباتي سه بعدي مورد بررسي قرار گرفت. در اين پژوهش آناليز و تحليل به ترتيب زير انجام شد: الف) در ابتدا حجم ماده متخلخل ثابت فرض شد و با توجه به اينكه ضخامت بهينه ديواره¬هاي ميكروكانال بدون ماده متخلخل قبلا بدست آمده، هدف تعيين ضخامت بهينه ماده متخلخل در هر ديواره است. ب) در گام دوم، حجم ماده متخلخل و حجم قسمت جامد ميكروكانال ثابت فرض شد و تعيين ضخامت بهينه توامان ديواره ميكروكانال و ماده متخلخل هدف اين قسمت از پژوهش است. سپس با اين قيد ثابت، ميزان تخلخل بهينه ماده متخلخل بدست آمد. اين پژوهش براي چهار ميزان تخلخل 8/0، 85/0، 9/0 و 95/0 بررسي شد و نتايج نشان داد كه در تخلخل¬هاي كمتر (در اين پژوهش تخلخل8/0) مقاومت حرارتي كمتر است و به همين دليل ماكزيمم دماي سطح كاهش مي¬يابد. همچنين در پايان، هندسه بهينه و بهترين ضخامت براي لايه¬هاي متخلخل و قسمت جامد ميكروكانال جاذب حرارت مشخص شد. و نتايج نشان¬دهنده اين حقيقت است كه با اضافه كردن لايه¬هاي متخلخل به دهانه داخلي ميكروكانال و بهينه كردن ضخامت و ساختار آن، ماكزيمم دماي سطح سه تا ده كلوين كاهش يافت. همانطور كه از نتايج مشخص است در حالت بهينه، بخش¬هاي متخلخل و قسمت جامد ميكروكانال جاذب حرارت در قسمت پاييني كانال، ضخامت كمتري نسبت به ساير ديواره¬ها دارند. زيرا در اين صورت، نقاط دريافت¬كننده گرما حداكثر دسترسي را به سيال خنك¬كننده خواهند داشت و انتقال حرارت افزايش مي¬يابد. لازم به ذكر است كه در گام نخست از روش تئوري ساختاري و در گام بعدي به علت زياد بودن درجات آزادي از طراحي آزمايش استفاده شده است.

232360

تبديل انرژي

پرديس

دانشگاه صنعتي اصفهان